Moteur à hydrogène - Définition

Introduction

Le moteur à hydrogène est un moteur à combustion interne utilisant l'hydrogène comme carburant.

Fonctionnement du moteur à hydrogène

Principe

Il existe deux types de moteurs à hydrogène :

• Le moteur à explosion
• Le moteur électrique alimenté par une pile à combustible

Moteur à explosion

Il s'agit d'une réaction explosive qui actionne un piston de la même manière qu'avec l'essence ou le diesel. La réaction chimique est la suivante :

2 H₂ + O₂ → 2 H₂O + Q (avec Q la quantité d'énergie libérée)

Pile à combustible

Dans ce cas, le terme "moteur à hydrogène" est usurpé. En effet, la pile à combustible produit de l'électricité et non pas un mouvement mécanique. Ce qui est couramment appelé "moteur à hydrogène" est en fait un ensemble pile à combustible + moteur électrique.

Moteur mixte

L'adjonction de dihydrogène aux hydrocarbures utilisés classiquement dans les carburants s'est avérée être efficace,. Cependant, aucun système n'est capable de produire de dihydrogène in situ tout en augmentant le rendement du moteur. Ainsi, ce type de moteur ne résout pas les problèmes que pose le stockage du dihydrogène au sein du véhicule puisqu'il nécessite aussi un réservoir de dihydrogène.

Quelques avantages et inconvénients du système

Avantages

Le point positif est que ce moteur ne rejette, en théorie, que de l'eau. De plus, le dihydrogène est un vecteur énergétique à haut rendement.

Inconvénients

Le dihydrogène en tant que tel n'est pas une source d'énergie, mais un vecteur d'énergie. En effet, sauf dans certains cas particuliers et limités (reformage du méthane par exemple), le dihydrogène nécessite plus d'énergie pour être obtenu qu'il ne peut en produire. Il n'est donc pas possible de le considérer comme source d'énergie contrairement au pétrole et à ses dérivés.

En outre, le stockage du dihydrogène au sein des véhicules pose problème : en plus d'être plus explosif que l'essence, sous forme de gaz peu compressé, il prendrait beaucoup trop de place pour être embarqué dans un véhicule ; sous forme de gaz très compressé, le risque d'auto-ignition augmente largement ; les techniques d'absorption atomique ne sont pas au point et coûtent encore excessivement cher.

Combustion de l'hydrogène

Le moteur à hydrogène permet de générer une puissance de rotation à partir d'hydrogène (de la même façon qu'un groupe électrogène ou un moteur à combustion interne). Les applications peuvent être stationnaires ou embarquées (véhicules). Dans la mesure où l'hydrogène est produit à partir d'une source d'énergie non polluante, le fonctionnement du moteur à hydrogène n'entraîne des émissions polluantes que sous la forme de vapeur d'eau qui est un gaz à effet de serre.

Le classique moteur à piston est peu adapté à la combustion de l'hydrogène. La faible densité du gaz nécessite des conduits d'admission et des soupapes de grand diamètre, et la course sinusoïdale du piston crée un pic de pression trop long au point mort haut pour permettre un fonctionnement en détonation.

Il existe toutefois d'autres possibilités comme la Quasiturbine ou le moteur Wankel.

Aspect environnemental

Souvent improprement nommé « moteur à eau », ce moteur est souvent présenté comme moins polluant en termes de gaz à effet de serre qu'un moteur à hydrocarbures. Cela n'est pas forcément vrai car la production d'hydrogène nécessite dans la plupart des cas une source d'énergie électrique, elle même très largement produite par la combustion d'énergies fossiles comme le charbon ou le pétrole. L'utilisation d'un moteur à hydrogène n'évitera l'émission de polluant (à effet de serre en particulier) que lorsqu'on disposera de méthodes de fabrication de l'hydrogène non polluantes. De plus, la fabrication du moteur elle-même est une importante source d'émission de gaz à effets de serre.